JP2017502106A - ブロー成形に適する高耐熱abs樹脂組成物及びその調製方法 - Google Patents

ブロー成形に適する高耐熱abs樹脂組成物及びその調製方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、ブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物及びその調製方法に関する。前記組成物は100重量部のスチレン類樹脂組成物A及び20〜40重量部の耐熱剤Bを含む。前記耐熱剤BはN−フェニルマレイミドα−メチルスチレン−アクリロニトリル−スチレン四元共重合体である。前記ABS樹脂組成物の調製方法は以下のステップを含み、数通りに各成分をはかり取り、各成分を高速混合機で充分に混合し、混合物を得、混合物を二軸押出機のフィーダから投入し、溶融押出、冷却、乾燥、切粒を経て、前記ABS樹脂組成物を得る。本発明より調製されたブロー製品は良好的な表面品質及び耐熱性能を備え、ビカット軟化温度が110℃以上に達し、自動車部品塗装後の加工工程の耐熱要求及び厳しい使用環境に満足でき、且つブロー製品の耐衝撃性能が優れている。【選択図】なし

Description

本発明は高分子技術領域に属し、具体的は一種のブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物及びその調製方法に関する。
ABS樹脂は良好な総合性能を備え、射出成形、押出、真空、ブロー成形及びロールイン等複数種類の成形方法に応用できる。ブロー成形プロセスの中において、重合体を狭い口型に通す時に、高いせん断力作用を受けるため、押出されるパリソンは自重作用に溶融垂れ現象が発生する。過度の垂れ縮小は部品壁の厚さの不均等を起すことがあり、厳しい場合には成形できない可能性もある。この為、ブロー成形に適する重合体を選択する際に、まず、そのせん断の粘弾性を明確にしなければならない。ブロー成形に適するABS樹脂は、高い溶融強度を備える以外、その溶融粘度がせん断速度に対する敏感度が低いこと、即ち溶融粘度がせん断速度に応じて変化が少ないことが要求される。
ブロー成形のABS樹脂は自動車用の大型部品に幅広く応用され、例えば拡散器、シートバック、バンパー等の製品に応用される。自動車部品の製造に使用されるABS樹脂は、良好な物理的機械的性質(特に衝撃性能)を備える以外、高耐熱性能も備える必要があり、これにより塗装後等の加工工程の要求及び厳しい使用環境に満足させる。例えば、フォードWSK−M4D906−A1/A2基準を満たす高耐熱押出級ABS製品は、ビカット軟化温度が105℃以上であることが要求される。この為、自動車部品のブロー成形用のABS樹脂は良好なブロー成形性を備えることを要求される以外、同時に樹脂の耐熱性及び衝撃性能を向上しなければならない。しかし、耐熱性能および耐衝撃性能と製品の表面品質とは矛盾している。現有技術で、ビカット軟化温度を105℃以上にすることは可能であるが、製品の表面品質と耐衝撃性能は非常に悪化してしまう。
当面、ABS樹脂に使用される耐熱性添加剤は、主にマレイミドをベースとした共重合体及びα−アルキルスチレンをベースとした共重合体がある。合成法が限られるため、この二種類の耐熱材をそれぞれ単独に使用してブロー成形ABS樹脂を調製する場合は多少不足している。
(1)中国特許第101250314号及び中国特許出願公開第103013025A号にN−フェニルマレイミド(PMI)と無水マレイン酸(MAH)、スチレン(St)との三元共重合体を耐熱剤として使用し、ブロー成形に適する耐熱ABS樹脂組成物を調製することが開示されている。注意すべきこととして、樹脂の耐熱性を向上させるために、マレイミドをベースとした共重合体の耐熱剤は、大量のマレイミド成分(一般的に、>40重量部)を含む。耐熱剤のガラス転移温度はかなり高くて、CN101250314で用いられたPMI−St−MAH共重合体のガラス転移温度は160−210℃にも達する。それに対して、ABSブロー成形時の加工温度は180−210℃が一般的である。この為、樹脂の塑性化不良、製品表面の光沢度が悪い等の欠陥を起こしやすく、後続する研磨のコストを増加させてしまう。第二、耐熱剤の中に熱や水に接触すると分解しやすい無水マレイン酸成分を同時に含んでいるため、樹脂の熱安定性はMAH含有量の増加に伴い不安定になる。第三に、大量のNPMI成分を導入したため、ABS樹脂の耐衝撃性能を大いに弱めて、CN103013025A特許はゴム粉を同時に配合し、靭性の増強に使用されたが、更に材料のコストを増やしてしまう。第四に、マレイミドをベースとした共重合体はマレイミド含有量を多く含有する場合、かなり高い溶融粘度になるため、通常溶液重合法を通して調製を行い、製造コストがかなり高くなる。この為、マレイミドをベースとした共重合体の耐熱剤の価格も高くなっている。(2)α−アルキルスチレンをベースとした共重合体耐熱剤の耐熱性への改善幅が限られている。同時に、α−アルキルスチレンの共重合体を調製する際に通常ラジカル乳化重合を用いるため、合成の過程に低分子量乳化剤、凝集剤等の他の添加剤による製品へ与えた不純物を完全に除去することが難しい。製品のVOC含有量が高く、ブロー成形の過程に樹脂は分解気体が発生しやすくて製品表面の外観及び後続の塗装良品率に影響を与える。この他、ABSとPC等の耐熱級エンジニアリング・プラスチックを混合して性質を変更することもあり、ABSの耐熱性と耐衝撃性能を同時に向上できるが、デメリットとしてABS樹脂のブロー成形性を低減し、且つPCは加水分解が発生しやすいため、製品は安定していない。
本発明の目的としては現有技術の不足を克服し、一種のブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物及びその調製方法を提供することにある。本発明に係る方法は、特定の比率で耐熱剤とABSの配合を使用することにより、ブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂を調製し、現有技術でブロー成形用耐熱級ABS樹脂を調製する時にコスト、成形、表面品質、耐熱性能/衝撃性能及び製品後加工等面における不足を解決する。
本発明は以下の技術方案によって実現でき、本発明は一種のブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物及びその調製方法に関する。
一態様では、本発明は一種のブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物に関し、前記組成物は100重量部のスチレン類樹脂組成物A及び20〜40重量部の耐熱剤Bを含み、
(a)前記スチレン類樹脂組成物Aの成分及び重量部数は以下の通りであり、100重量部あたり、
グラフト共重合体A−1 10〜40重量部;
グラフト共重合体A−2 0〜30重量部;
共重合体A−3 55〜80重量部;
(b)前記グラフト共重合体A−1の調製方法は以下のステップを含む:100重量部あたり、10〜70重量部のゴム型重合体の存在下に、90〜30重量部の単量体単量体混合物を重合させることによってグラフト共重合体を製造し、
この中、前記単量体単量体混合物の成分及び重量部数は以下の通りであり、100重量部あたり、35〜75重量部のα−メチルスチレン、5〜45重量部のスチレン、10〜25重量部のアクリロニトリル成分;
(c)前記グラフト共重合体A−2の調製方法は以下のステップを含む:100重量部あたり、10〜70重量部のゴム型重合体の存在下に、90〜30重量部の単量体単量体混合物を重合させることによってグラフト共重合体を製造し、
この中、前記単量体単量体混合物の成分及び重量部数は以下の通りであり、100重量部あたり、10〜30重量部のアクリロニトリル及び70〜90重量部のスチレン成分;
(d)前記共重合体A−3の調製方法は以下のステップを含む:単量体単量体混合物を重合させることによって共重合体を製造し、この中、前記単量体混合物の成分及び重量部数は以下の通りであり、100重量部あたり、18〜48重量部のアクリロニトリル単量体及び52〜82重量部のスチレン単量体である。
好ましくは、耐熱剤B及びグラフト共重合体A−1の配合比率、並びにグラフト共重合体A−1中の耐熱成分α−メチルスチレンの重量部は、製品の具体的な耐熱要求に応じて調整可能である。好ましくは、グラフト共重合体A−1中の耐熱成分α−メチルスチレン成分は50〜75重量部を採用し、この場合、高耐熱ABS樹脂組成物は前記グラフト共重合体A−1を20〜40重量部で、耐熱剤Bを20〜35重量部で含む。これにより、製品が優れた耐熱性を備えると同時に製品の表面品質及び衝撃性能を両立することができる。
好ましくは、前記グラフト共重合体A−1及びグラフト共重合体A−2を調製する際に用いられるゴム型重合体は、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム中の一種または数種の混合物である。
好ましくは、前記グラフト共重合体A−1及びグラフト共重合体A−2のゲル含有量はいずれも85%またはそれ以上である。
好ましくは、前記グラフト共重合体A−1及びグラフト共重合体A−2のゲル含有量はいずれも90%またはそれ以上である。
好ましくは、前記グラフト共重合体A−1及びグラフト共重合体A−2のゴム粒径はいずれも400nmまたはそれ以下である。
好ましくは、前記グラフト共重合体A−1及びグラフト共重合体A−2のゴム粒径はいずれも300nmまたはそれ以下である。
好ましくは、前記共重合体A−3の分子量は100,000〜300,000である。
好ましくは、前記共重合体A−3の分子量は180,000〜300,000である。
好ましくは、前記耐熱剤BはN−フェニルマレイミドα−メチルスチレン−アクリロニトリル−スチレン四元共重合体であり、連続塊状重合法を用いて合成される。
好ましくは、前記耐熱剤Bの成分及び重量部数は以下の通りであり、100重量部あたり、この中、N−フェニルマレイミド成分20〜30重量部、α−メチルスチレン成分30〜50重量部、スチレン成分10〜40重量部、アクリロニトリル成分20〜40重量部である。
好ましくは、前記耐熱剤Bのガラス転移温度は140〜160℃である。
更に好ましくは、前記耐熱剤Bの中に、各単量体の含有量は具体的な耐熱要求により調整が可能で、好ましくは、N−フェニルマレイミド成分が20〜30重量部、α−メチルスチレン成分が35〜45重量部、スチレン成分が10〜40重量部、アクリロニトリル成分が20〜40重量部である。更に、前記耐熱剤のガラス転移温度は145〜155℃であることが好ましい。
必要に応じて、本発明の組成物は通常のフィラー又は加工助剤をさらに添加することができる。好ましい例として、前記ABS樹脂組成物は以下の重量部数で各成分:0.1〜5重量部のタルク、0.1〜5重量部のポリオレフィン類ワックス、0.1〜1重量部の抗酸化剤をさらに含む。
第二の態様では、本発明は前記ブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物の調製方法に関し、以下のステップを含む:
ステップ1:重量部数通りに各成分をはかり取り、
ステップ2:各成分を高速混合機で充分に混合し、混合物を得、
ステップ3:混合物を二軸押出機のフィーダから投入し、溶融押出、冷却、乾燥、切粒を経て、前記ABS樹脂組成物を得る。
好ましくは、前記二軸押出機のスクリュー長径比は30〜70で、シリンダーに必ず少なくても二箇所の真空吸排装置を設置し、スクリュー材料シリンダー投入部の温度は180〜210℃、塑性化部温度は230〜250℃、均等化部温度は220〜240℃、スクリュー回転速度は200〜500rpmである。
本発明は現有技術と比べて、以下の利点と有益効果を有する。
(1)本発明は特定成分及び特定量のスチレン類樹脂組成物の中に、特定方法で合成された特定成分及び特定量の耐熱剤を添加し、樹脂組成物の中の成分と共同作用させることによって、現有技術のブロー成形用耐熱級ABS樹脂がコスト、成形、表面品質、耐熱性能/衝撃性能等の面における問題を解決できた。
(2)本発明はブロー成形性及び耐熱性に優れたブロー成形用の高耐熱ABS樹脂組成物を調製し、そのブロー製品は良好な表面品質及び耐衝撃性能を備えている。
(3)本発明の樹脂組成物は溶融強度が高くて、且つ溶融強度がせん断速度に対する敏感度が低く、ブロー成形パリソンの溶融垂れ現象を減少させることが可能で、且つブロー製品の表面品質が優れている。
(4)本発明の樹脂組成物は高耐熱であり、ビカット軟化温度が110℃以上に達し、自動車部品塗装後の加工工程の耐熱要求及び厳しい使用環境に満足でき、且つブロー製品の耐衝撃性能が優れている。
本発明に関するメカニズムについて以下のように推測できる。耐熱剤Bとして、N−フェニルマレイミドα−メチルスチレン−アクリロニトリル−スチレン四元共重合体を使用し、連続塊状重合法を用いることで合成される。連続塊状重合法を用いることにより、重合生成物の高生成率及び低コスト製造に有利である。現有技術では当該種類の耐熱剤をブロー成形用耐熱級ABS樹脂組成物の調製に使用することに関する記載がない。
本体重合過程において、溶融粘度が高くなりすぎることによる熱暴走を回避し、同時に四元共重合体の高温熱安定性及び耐熱性、加工性及びアロイ化性能を実現するため、重合過程において四種類の成分の比率を合理的に制御する必要がある。このため、本発明の耐熱剤Bの各単量体の成分は特別に選別したものであり、具体的に、N−マレイミド成分が20〜30重量部、α−メチルスチレン成分が30〜50重量部、スチレン成分が10〜40重量部、アクリロニトリル成分が20〜40重量部であることによって、四元共重合体のガラス転移温度を140〜160℃になるように制御する。
本発明に係る耐熱剤Bは、ガラス転移温度が低いため、加工温度が相対的に低い(具体的は190〜210℃)ブロー成形用ABS樹脂に用いることに適する。一方、この故にABS樹脂の耐熱性への改善幅が限られている。したがって、本発明の発明効果を実現するには、前記耐熱剤Bとグラフト共重合体A−1とを配合して使用し、その共同作用を発揮しなければならない。
本発明に使用されるグラフト共重合体A−1におけるグラフトα−メチルスチレン成分は、グラフト共重合体の耐熱性を顕著に向上させる。こうすると、連続塊状重合法で調製される耐熱剤Bにおいて、マレイミドの低含有量に伴う耐熱性下降の問題を解決するために、四元共重合体に適量のα−メチルスチレン成分を同時に導入することによって補充する以外、また、ABS樹脂の調製過程において、耐熱性を向上させられるグラフト共重合体A−1と耐熱剤Bとを配合して使用することによって、更にABS樹脂の耐熱性を向上させる。しかしながら、グラフト共重合体A−1中のα−メチルスチレンの含有量は、適量である必要があり、本発明のABS樹脂組成物のビカット軟化温度を110℃に達させるために、前記グラフト共重合体A−1中のα−メチルスチレン成分は、35〜75重量部の範囲内に制御される必要がある。。
ABS樹脂の溶融強度及びブロー成形性を向上するために、本発明のグラフト共重合体A−1及びグラフト共重合体A−2のゲル含有量は85%以上である必要があり、好ましくは90%以上である。同時に、ゴム粒径の寸法は400nm以下、好ましくは300nm以下である。ゴムゲル含有量が低すぎる場合、またはゴム粒径が大きすぎる場合、ABS樹脂の溶融強度の向上に不利である。それに、ブロー成形ABSにおける高溶融強度はブロー成形パリソンの垂れを防止する必須条件である。
共重合体A−3は高分子量を持つスチレン−アクリロニトリル共重合体であり、分子量が100,000〜300,000、好ましくは180,000〜300,000になるように制御されている。高分子量のSANを配合して使用することも、ABS樹脂溶融強度を向上するための重要な手段である。しかし、SANは分子量が高すぎると、ABS樹脂の塑性化不良、及びそれとゴム型グラフト重合体との親和性問題を起しやすい。
以下、具体的な実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例は、当業者が本発明をより良く理解できるためのものであり、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではない。また、当業者にとって本発明の構想に基づき、適宜に変更及び改善を行うことができる。これらは本発明の保護範囲に属する。
実施例1〜5
(1)全ての実施例と比較例において用いられた原料は以下の通りである:
グラフト共重合体A−1aは、ポリブタジエンゴムグラフトスチレン−アクリロニトリル−α−メチルスチレン共重合体であり、ゲル含有量が85%、ゴム粒径が約150nmである。
前記グラフト共重合体A−1aの調製方法は以下のステップを含む:45重量部のポリブタジエンゴムの存在下で、55重量部の単量体混合物を重合させることによってグラフト共重合体を製造した。
この中、前記単量体混合物に含まれる成分及び重量部数は以下の通りであり、100重量部あたり、60重量部のα−メチルスチレン、16重量部のスチレン、24重量部のアクリロニトリル成分である。
グラフト共重合体A−1bは、ポリブタジエンゴムグラフトスチレン−アクリロニトリル−α−メチルスチレン共重合体であり、ゲル含有量が90%、ゴム粒径が約200nmである。
前記グラフト共重合体A−1bの調製方法は以下のステップを含む:50重量部のポリブタジエンゴムの存在下で、50重量部の単量体混合物を重合させることによってグラフト共重合体を製造した。
この中、前記単量体混合物に含まれる成分及び重量部数は以下の通りであり、100重量部あたり、70重量部のα−メチルスチレン、20重量部のスチレン、10重量部のアクリロニトリル成分である。
グラフト共重合体A−1cは、ポリブタジエンゴムグラフトスチレン−アクリロニトリル−α−メチルスチレン共重合体であり、ゲル含有量が93%、ゴム粒径が約250nmである。
前記グラフト共重合体A−1cの調製方法は以下のステップを含む:50重量部のポリブタジエンゴムの存在下で、50重量部の単量体混合物を重合させることによってグラフト共重合体を製造した。
この中、前記単量体混合物に含まれる成分及び重量部数は以下の通りであり、100重量部あたり、50重量部のα−メチルスチレン、35重量部のスチレン、15重量部のアクリロニトリル成分である。
グラフト共重合体A−2aは、ポリブタジエンゴムグラフトスチレン−アクリロニトリル共重合体であり、ゲル含有量が85%、ゴム粒径が約300nmである。
前記グラフト共重合体A−2aの調製方法は以下のステップを含む:50重量部のポリブタジエンゴムの存在下で、50重量部の単量体混合物を重合させることによってグラフト共重合体を製造した。
この中、前記単量体混合物の成分及び重量部数は以下の通りである:100重量部あたり、76重量部のスチレン成分及び24重量部のアクリロニトリル成分である。
グラフト共重合体A−2bは、ポリブタジエンゴムグラフトスチレン−アクリロニトリル共重合体であり、ゲル含有量が92%、ゴム粒径が約300nmである。
前記グラフト共重合体A−2bの調製方法は以下のステップを含む:60重量部のポリブタジエンゴムの存在下で、40重量部の単量体混合物を重合させることによってグラフト共重合体を製造した。
この中、前記単量体混合物の成分及び重量部数は以下の通りである:100重量部あたり、70重量部のスチレン成分及び30重量部のアクリロニトリル成分である。
共重合体A−3aは、スチレン−アクリロニトリル共重合体であり、AN成分が26重量%、分子量が210,000である。
共重合体A−3bは、スチレン−アクリロニトリル共重合体であり、AN成分が32重量%,分子量が250,000である。
耐熱剤B−1aは連続塊状法で合成されたN−フェニルマレイミドα−メチルスチレン−アクリロニトリル−スチレン四元共重合体である。100重量部で計算すると、この中にN−フェニルマレイミド成分重量部は20重量部、α−メチルスチレン成分重量部は40重量部、スチレン成分は18重量部、アクリロニトリル成分は22重量部であり、ガラス転移温度は145℃である。
耐熱剤B−1bは連続塊状法で合成されたN−フェニルマレイミドα−メチルスチレン−アクリロニトリル−スチレン四元共重合体である。100重量部で計算すると、この中にN−フェニルマレイミド成分重量部は30重量部、α−メチルスチレン成分重量部は30重量部、スチレン成分は25重量部、アクリロニトリル成分は15重量部であり、ガラス転移温度は155℃である。
タルク粉Cのサイズは2500〜5000メッシュである。
ポリオレフィン類ワックスDは市販のポリエチレンワックスである。
抗酸化剤Eは市販のヒンダードモノフェノール、ビスフェノール又はポリフェノール化合物と亜リン酸エステル類化合物の混合物である。
表1に示した重量部数通りに各成分を測り取って、その後、以下の方法に従って前記ABS樹脂組成物を調製した。
ステップ1:重量部数通りに各成分をはかり取り、
ステップ2:各成分を高速混合機で20分かけて充分に混合し、混合物を得、
ステップ3:混合物を二軸押出機のフィーダから投入し、溶融押出、冷却、乾燥、切粒を経て、前記ABS樹脂組成物を得た。二軸押出機のスクリュー直径は35mm、長径比は44であった。押出機は材料充填口から押出ダイにかけて10箇所の温度制御区があり、この中に、第1〜3区(材料充填部)の温度制御は180〜210℃、第4〜7区(塑性化部)の温度制御は230〜250℃、第8〜10区(均等化部)の温度制御は220〜240℃であった。押出機にある二つの真空引きはそれぞれ第四と第九区に位置し、真空度は0.06〜0.094MPa、スクリュー回転速度を300〜500rpmに設定した。
(2)比較例1
上述のブロー成形に使用される耐熱ABS樹脂組成物の特徴をより詳しく説明するため、ここで比較例1を使用する。当該比較例では、耐熱剤(B)成分を溶液法で合成されたN−フェニルマレイミドスチレン−無水マレイン酸三元共重合体(B1)に置き換えて、N−フェニルマレイミド成分の重量比含有量は55%、共重合体のガラス転移温度は196℃であった。原料重量比は表1に示し調製方法は実施例1と同様であった。
(3)比較例2
上述のブロー成形に使用される耐熱ABS樹脂組成物の特徴をより詳しく説明するため、ここで比較例2を使用する。当該比較例では、耐熱剤(B)成分をスチレン−無水マレイン酸二元共重合体(B2)に置き換えて、無水マレイン酸成分の重量比含有量は23%、共重合体のガラス転移温度は150℃であった。原料重量比は表1に示し、調製方法は実施例1と同様であった。
(4)比較例3
上述のブロー成形に使用される耐熱ABS樹脂組成物の特徴をより詳しく説明するため、ここで比較例2を使用する。当該比較例の中に、耐熱剤(B−1c)N−フェニルマレイミドα−メチルスチレン−アクリロニトリル−スチレン四元共重合体;100重量部あたり、この中に、N−フェニルマレイミド成分重量部は40重量部、α−メチルスチレン成分重量部は20重量部、スチレン成分は30重量部、アクリロニトリル成分は10重量部であった。ガラス転移温度は165℃であった。原料重量比は表1に示し、調製方法は実施例1と同様であった。
(5)比較例4
上述のブロー成形に使用される耐熱ABS樹脂組成物の特徴をより詳しく説明するため、ここで比較例2を使用する。当該比較例では、耐熱剤(B)成分をα−メチルスチレン−アクリロニトリル共重合体(B3)に置き換えて、成分重量部は、α−メチルスチレンは70重量部、アクリロニトリル成分は30重量部であった。ガラス転移温度は135℃であった。原料重量比率は表1に示し、調製方法は実施例1と同様であった。
(6)比較例5
上述のブロー成形に使用される耐熱ABS樹脂組成物の特徴をより詳しく説明するため、ここで比較例2を使用する。当該比較例では、グラフト共重合体A−1はポリブタジエンゴムグラフトスチレン−アクリロニトリル−α−メチルスチレン共重合体(A−1d)であり、ゲル含有量が80%、ゴム粒径が約350nmであった。
前記グラフト共重合体A−1dの調製方法は以下のステップを含む:45重量部のポリブタジエンゴムの存在下、55重量部の単量体混合物を重合させてグラフト共重合体を得た。
この中、前記単量体混合物に含まれる成分及び重量部数は以下の通りであり、100重量部あたり、60重量部のα−メチルスチレン、16重量部のスチレン、24重量部のアクリロニトリル成分であった。原料重量比は表1に示し、調製方法は実施例1と同様であった。
(7)比較例6
上述のブロー成形に使用される耐熱ABS樹脂組成物の特徴をより詳しく説明するため、ここで比較例2を使用する。当該比較例では、グラフト共重合体A−2はポリブタジエンゴムグラフトスチレン−アクリロニトリル共重合体(A−2c)であり、ゲル含有量は75%,ゴム粒径は約250nmであった。
前記グラフト共重合体A−2cの調製方法は以下のステップを含む:50重量部のポリブタジエンゴムの存在下で、50重量部の単量体混合物を重合させてグラフト共重合体を得た。
この中、前記単量体混合物の成分及び重量部数は以下の通りである。100重量部あたり、76重量部のスチレン成分及び24重量部のアクリロニトリル成分であった。原料重量比は表1に示し、調製方法は実施例1と同様であった。
下表1に示すように、合計で六通りの配合方法を用いて上述調製方法に従って、溶融押出、延伸顆粒冷却、造粒を行い、ABS樹脂組成物を調製した。試料を80℃で12時間乾燥し、射出成形前の樹脂の吸水率が<0.05%であるようにさせて、その後ISO標準に従い、同一射出成形条件下でサンプルを射出成形し、各樹脂組成物の物理性能を測定した。この中に、ISO 179標準に基づき、サンプルのシャルピー衝撃強度を測定し、ISO 306標準に基づき、サンプルのビカット軟化温度(VST)を測定し、負荷は5kgとし、温度上昇速度は50℃/hであった。
レオロジー特性測定:マルヴァーン単筒キャピラリーレオメーターを使用し、長径比が16/1、直径が0.5mm、入口角が180°である押出ダイを選択した。試験温度を240℃、せん断速度範囲を200−50000s−1に設定し、原料塑性化段階に1MPaまで加圧した後に6min保温し、再び1MPaに加圧した後に再び4min予熱するように設定した。設定温度が安定した後、充分に乾燥された試料を約35g量り、数回に分けて試料タンクの中に加え、押しつけて密着させた。それから測定を開始し、各せん断速度下でのせん断粘度を記録した。その中、表1のせん断粘度1は200s−1せん断速度時の粘度であり、せん断粘度2は50000s−1せん断速度時の粘度であった。
ブロー製品表面品質:ブロー成形機を使用して、直径100mm、長さ500mm且つ厚さ5mmの円柱形ブロー製品を調製した。ブロー成形条件として、パリソン温度は240℃、スクリュー回転速度は50rpm、金型温度は70℃であった。目視で前記円柱形ブロー製品の全体の表面状況を観察し、表面の平らではない位置、即ちハードスポット(ハードスポットのサイズは0.02mmか又はそれ以上)の数量を記録した。以下の標準に従い評価を行った。
○:ハードスポットの数は10未満
△:ハードスポットの数は10以上20未満
◇:ハードスポットの数量は20以上。
評価結果として、ハードスポットの数量は少なく、製品表面性能が優れていることが分かった。
実施例1〜4の実験結果から分かるように、本発明で調製されたブロー成形用ABS樹脂組成物は、優れたブロー成形性及び高耐熱性を備えて、且つブロー製品は良好な表面品質及び耐衝撃性能を備えている。グラフト共重合体(A−1)及び耐熱剤(B)を配合して使用することによって、調製されたABS樹脂組成物のビカット軟化温度を110℃以上に達して、自動車部品の塗装後の加工工程における耐熱要求及び厳しい使用環境に完全に満たすことができた。また、本発明で調製された樹脂組成物の初期溶融粘度は低く、溶融粘度はせん断速度に対する敏感性は小さため、ブロー成形パリソンが狭い押出ダイを通る時の高せん断力による溶融粘度下降に伴う溶融垂れ現象が低減できる。
比較例1は、溶液法で調製された高含有量のN−フェニルマレイミド成分をベースにした耐熱剤B1を用いて調製された樹脂組成物であって、耐熱効果の向上は非常に顕著となっていたが、耐熱剤のガラス転移温度がかなり高く、組成物の初期溶融粘度が大きいため、塑性化の不良を起こしやすく、製品の表面品質に大きな影響を与えた。溶融体のせん断粘度はせん断速度に伴う変化が大きく、ブロー成形パリソンの垂れを起こしやすかった。また、シャルピー衝撃強度が明らかに減少した。
同様に、比較例3は、耐熱剤であるN−フェニルマレイミドα−メチルスチレン−アクリロニトリル−スチレン四元共重合体中のN−フェニルマレイミドの含有量が40重量部に達する場合、ブロー製品の表面品質が大いな影響を受けた。
比較例2では、スチレン−無水マレイン酸共重合体(B2)を耐熱剤として用いて樹脂組成物を調製し、耐熱の向上が非常に限られ、ビカットの軟化温度が低かった。また、無水マレイン酸成分の熱安定性が悪く、それにブロー製品の成型周期が長いため、SMAの悪い熱安定性が製品表面品質の不良を起こしやすかった。
比較例4では、α−メチルスチレン−アクリロニトリル共重合体(B3)を耐熱剤として用いて樹脂組成物を調製した場合、耐熱の向上幅が非常に限られ、また、ビカット軟化温度が低いため、使用条件を満たすことができない。
比較例5、6において、ゲル含有量がそれぞれ80%、75%であるA−1及びA−2グラフト共重合体を使用する場合に、樹脂の物理性能及び表面ハードスポットの品質が許容できる。しかし、注意すべきこととして、調製された樹脂組成物は、ブロー成形時において部品の厚さの分布が均等ではない。
実施例6〜9
(1)実施例6〜9において用いられた原料は:100重量部のスチレン類樹脂組成物Aと20重量部の耐熱剤Bである。
前記スチレン類樹脂組成物Aの成分及び重量部数は以下の通りであり、100重量部あたり、
グラフト共重合体A−1c 30重量部;
グラフト共重合体A−2b 10重量部;
共重合体A−3a 60重量部;
この中、グラフト共重合体A−1cはポリブタジエンゴムグラフトスチレン−アクリロニトリル−α−メチルスチレン共重合体であり、各単量体の配合比率(重量部)は表2に示している;
グラフト共重合体A−2bはポリブタジエンゴムグラフトスチレン−アクリロニトリル共重合体であり、各単量体の配合比率(重量部)は表2に示している;
共重合体A−3aはスチレン−アクリロニトリル共重合体であり、各単量体の配合比率(重量部)は表2に示している;
耐熱剤はB−1aは連続塊状法で合成されたN−フェニルマレイミドα−メチルスチレン−アクリロニトリル−スチレン四元共重合体であり、各単量体の配合比率(重量部)は表2に示している;
タルク粉(C)のサイズは2500〜5000メッシュであり、1重量部;
ポリオレフィン類ワックス(D)は市販のポリエチレンワックスであり、1重量部;
抗酸化剤(E)は市販のヒンダードモノフェノール、ビスフェノール又はポリフェノール化合物と亜リン酸エステル化合物の混合物であり、1重量部。
対応する樹脂組成物の調製方法及び性能測定方法は実施例1と同様である。
連続塊状重合方法で調製された耐熱剤Bの中に、低マレイミド含有量による耐熱性低下の問題を解決するために、四元共重合体の中に同時に適量のα−メチルスチレン成分を同時に導入することによって補充する以外、また、ABS樹脂の調製過程において、耐熱性が向上させられるグラフト共重合体A−1と、耐熱剤Bとを配合して使用することにより、更にABS樹脂の耐熱性を向上させる。
その他、グラフト共重合体A−1の中のα−メチルスチレンの含有量は適量であることが必須である。本発明のABS樹脂組成物のビカット軟化温度を110℃に達させて、且つブロー製品が優れた表面品質を備えさせるために、前記グラフト共重合体A−1において、α−メチルスチレン成分は35〜75重量部の間に制御される必要がある。更に実施例6を基準とし、他の条件を変えずに、グラフト共重合体A−1の単量体混合物の各成分の配合比だけを調整し、α−メチルスチレンの重量部数をそれぞれ25と80重量部に調整し、その結果は表3に示している。これで分かるように、グラフト共重合体A−1のα−メチルスチレンが<35重量部である場合、ABS樹脂組成物のビカット軟化温度は110℃に達することが難しくなっている。α−メチルスチレンが>75重量部である場合、対応するABS樹脂組成物の耐熱は良かったが、対応するブロー製品の表面品質は悪くなっている。
以上の実施例に対する説明において、ゴム型グラフト共重合体A−1及びA−2中のゴムとしてポリブタジエンゴムのみを列挙しているが、他の複数種類のゴム:スチレン−ブタジエンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム等も本発明に適用し、異なるゴムは他の異なる効果をもたらすことができる。スチレン−ブタジエンゴムは樹脂組成物の流動性を向上させられ、アクリルゴムは樹脂組成物の耐候性を向上させられ、ニトリルゴムは樹脂組成物の耐油性を向上させられる。
要すると、本発明は、特定成分と特定量のスチレン類樹脂組成物の中に、特定方法で合成された特定成分と特定量の耐熱剤を添加し、樹脂組成物の中の成分と共同作用させることによって、現有技術のブロー成形用耐熱級ABS樹脂がコスト、成形、表面品質、厚さ分布、耐熱性能/衝撃性能等の面における問題を解決する。本発明はブロー成形性及び耐熱性に優れたブロー成形用の高耐熱ABS樹脂組成物を調製し、そのブロー製品は良好な表面品質及び耐衝撃性能を備えている。本発明の樹脂組成物は溶融強度が高くて且つ溶融粘度がせん断速度に対して敏感度が低く、ブロー成形のパリソンの溶融垂れ現象を減少させることが可能で、且つブロー製品の表面品質が優れている。本発明の樹脂組成物は耐熱性が高く、ビカット軟化温度が110℃以上に達し、自動車部品塗装後の加工工程の耐熱要求及び厳しい使用環境に満足でき、且つブロー製品の耐衝撃性能が優れている。
以上は、本発明の良好な実施例と比較例に対して詳細に説明したに過ぎず、本発明は以上の実施例と比較例に限られることはない。本発明の特許請求項の精神及び範囲から離れない場合、本領域の技術者が行った各種の修正は、本発明の範囲に属する。

Claims (13)

  1. ブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物であり、前記組成物は100重量部のスチレン類樹脂組成物A及び20〜40重量部の耐熱剤Bを含み、
    (a)前記スチレン類樹脂組成物Aの成分及び重量部数が以下の通りであり、100重量部あたり
    グラフト共重合体A−1 10〜40重量部
    グラフト共重合体A−2 0〜30重量部
    共重合体A−3 55〜80重量部
    (b)前記グラフト共重合体A−1の調製方法が以下のステップを含み、100重量部あたり、10〜70重量部のゴム型重合体の存在下で、90〜30重量部の単量体混合物を重合させることによってグラフト共重合体を製造し、この中、前記単量体混合物の成分及び重量部数が以下の通りであり、100重量部あたり、35〜75重量部のα−メチルスチレン、5〜45重量部のスチレン、10〜25重量部のアクリロニトリル成分であり、
    (c)前記グラフト共重合体A−2の調製方法が以下のステップを含み、100重量部あたり、10〜70重量部のゴム型重合体の存在下で、90〜30重量部の単量体混合物を重合させることによってグラフト共重合体を製造し、この中、前記単量体混合物の成分及び重量部数が以下の通りであり、100重量部あたり、10〜30重量部のアクリロニトリル及び70〜90重量部のスチレン成分であり
    (d)前記共重合体A−3の調製方法が以下のステップを含み、単量体混合物を重合させることによって共重合体を製造し、この中、前記単量体混合物の成分及び重量部数が以下の通りであり、100重量部あたり、18〜48重量部のアクリロニトリル単量体及び52〜82重量部のスチレン単量体である。
  2. 前記グラフト共重合体A−1及びグラフト共重合体A−2を調製する際に用いられるゴム型重合体が、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴムのうちの一種又は数種の混合物であることを特徴とする、請求項1に記載のブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物。
  3. 前記グラフト共重合体A−1及びグラフト共重合体A−2のゲル含有量がいずれも85%又はそれ以上であることを特徴とする、請求項1に記載のブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物。
  4. 前記グラフト共重合体A−1及びグラフト共重合体A−2のゲル含有量がいずれも90%又はそれ以上であることを特徴とする、請求項1に記載のブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物。
  5. 前記グラフト共重合体A−1及びグラフト共重合体A−2のゴム粒径がいずれも400nm又はそれ以下であることを特徴とする、請求項1に記載のブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物。
  6. 前記グラフト共重合体A−1及びグラフト共重合体A−2のゴム粒径がいずれも300nm又はそれ以下であることを特徴とする、請求項1に記載のブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物。
  7. 前記共重合体A−3の分子量が100,000〜300,000であることを特徴とする、請求項1に記載のブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物。
  8. 前記共重合体A−3の分子量が180,000〜300,000であることを特徴とする、請求項1に記載のブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物。
  9. 前記耐熱剤BがN−フェニルマレイミドα−メチルスチレン−アクリロニトリル−スチレン四元共重合体であり、連続塊状重合法を用いて合成されることを特徴とする、請求項1に記載のブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物。
  10. 前記耐熱剤Bの成分及び重量部数が以下の通りであり、100重量部あたり、この中、N−フェニルマレイミド成分20〜30重量部、α−メチルスチレン成分30〜50重量部、スチレン成分10〜40重量部、アクリロニトリル成分20〜40重量部を含むことを特徴とする、請求項1に記載のブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物。
  11. 前記耐熱剤Bのガラス転移温度が140〜160℃であることを特徴とする、請求項1に記載のブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物。
  12. 以下のステップを含むことを特徴とする、請求項1に記載のブロー成形に適する高耐熱ABS樹脂組成物の調製方法、
    ステップ1:重量部数通りに各成分をはかり取り、
    ステップ2:各成分を高速混合機で充分に混合し、混合物を得、
    ステップ3:混合物を二軸押出機のフィーダから投入し、溶融押出、冷却、乾燥、切粒を経て、前記ABS樹脂組成物を得る。
  13. ステップ3において、前記二軸押出機のスクリュー長径比が30〜70で、シリンダーに必ず少なくとも二箇所の真空吸排装置を設置し、スクリュー材料シリンダー投入部の温度が180〜210℃、塑性化部温度が230〜250℃、均等化部温度が220〜240℃、スクリュー回転速度が200〜500rpmであることを特徴とする、請求項11に記載の調製方法。
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